Hallo,
ich möchte eine induktive Last schalten. Ein Magnetventil mit 12 VDC und 28 Watt.Das Ding zieht also etwas mehr als 2 A. Nun will ich diese Last mit einem Mosfet schalten, die sind niederohmig und verbraten nicht so viel Leistung. Habe mir das so gedacht wie in dem Bild hier: http://www.elcomportal.de/M_last.JPG
Was meint Ihr dazu? Wird das so zuverlässig funktionieren?
Sagt mir bitte mal eure Meinung.
Mfg
Torsten
Hallo,
ich möchte eine induktive Last schalten. Ein Magnetventil mit
12 VDC und 28 Watt.Das Ding zieht also etwas mehr als 2 A. Nun
will ich diese Last mit einem Mosfet schalten, die sind
niederohmig und verbraten nicht so viel Leistung. Habe mir das
so gedacht wie in dem Bild hier:
http://www.elcomportal.de/M_last.JPG
Was meint Ihr dazu? Wird das so zuverlässig funktionieren?
ja, warum nicht.
Für den Zweck kannst du einen recht langsamen Typ nehmen,
dann sind die Induktionspitzen nicht so heftig.
Trotzdem ist die Freilaufdiode (sehr schnell) ganz wichtig.
Für die ca. 2,5A ist der Typ aber schon riesig.
Es gibt auch FET mit einem R_on von 10-20 mOhm bei Uds > 40V.
Da kannst du auch eine deutlich niedlichere Bauform nehmen.
[https://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=eneNaviga…](https://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=eneNavigation&No=160&N=0+4294841672&Ns=rds_on max_4_5v mohms__5%257c0)
Gruß Uwi
http://www.elcomportal.de/M_last.JPG
Sagt mir bitte mal eure Meinung.
Hi Torsten,
das Datenblatt von Q1 (FET) habe ich nicht angeschaut. So wie du die Schaltung entworfen hast, kennst du dich aus und wirst die wichtigsten Daten beachtet haben.
C1 (100 nF) würde ich weglassen. Der verursacht beim Einschalten des FET einen sehr hohen Stromstoß durch sich selbst, den FET und die 12-V-Quelle. Außerdem bildet er mit der induktiven Last einen Schwingkreis, der beim Abschalten negative Spannung erzeugen kann, die die Parallel-Diode in Q1 einschalten können. Das ist zwar nicht tragisch, aber „unschön“ und erzeugt vielleicht Funkstörungen.
Wenn C1 wirklich benötigt wird, um Schaltflanken abzuflachen, dann einen Widerstand (um 5 Ohm) in Reihe schalten.
Zum Schutz von Q1 (FET) vor Zerstörung bei starker ESD oder Spannungsspitzen: zusätzlich eine kleine Z-Diode (ca. 20 V) parallel zu R1 schalten zum Schutz der Gate-Isolation.
Für R1 würde ich 10 kOhm verwenden (1 mA durch den Optokoppler). Der wird dann noch klein genug sein, damit der Dunkel-Strom des Optokopplers den FET noch nicht einschalten kann. Und die Gate-Source-Sapnnung am FET wird etwas höher und damit sein Kanalwiderstand noch ein klein wenig geringer. Letztlich ist das aber Geschmackssache.
Bernhard
Hallo,
ich möchte eine induktive Last schalten. Ein Magnetventil mit 12 VDC und 28 Watt.Das Ding zieht also etwas mehr als 2 A. Nun will ich diese Last mit einem Mosfet schalten, die sind niederohmig und verbraten nicht so viel Leistung. Habe mir das so gedacht wie in dem Bild hier:
http://www.elcomportal.de/M_last.JPGWas meint Ihr dazu? Wird das so zuverlässig funktionieren?
Sagt mir bitte mal eure Meinung.
Hallo Torsten!
die Schaltung würde so funktionieren, aber …
Ich würde den Widerstand R2 durch eine Drahtbrücke ersetzen (entfallen lassen), weil
der Grenzwert für UGS des FET 16V ist. Er wird also bei einer Betriebsspannung von 12V garantiert nicht überschritten.
die Kapazität des Gates ist nicht so groß, dass der Ladestrom durch den Optokoppler begrenzt werden müsste.
je höher die Spannung UGS im on-Zustand ist, um so geringer ist der Widerstand RDS.
Ich halte weiter den Kondensator C1 für entbehrlich, D1 reicht vollkommen aus.
Mfg
Torsten
Auch so
merimies
Hallo,
danke für Eure Antworten.
Was meint Ihr, wäre es vielleicht besser statt einem FET einen bipolar-Leistungstransistor zu nehmen?
Mfg
Torsten
Hallo,
es lohnt sich garnicht, alle möglichen Nachteile wie z.B. thermal runaway oder second breakdown aufzuzählen, richte dich einfach nach der Mehrheit: fast überall wurden Bipolare Leistungstransistoren durch FETs ersetzt, ganz besonders im Schaltbetrieb. Einzelne Entwickler mögen ja bescheuert sein, aber nicht der grosse Durchschnitt.
Gruss Reinhard
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo,
Was meint Ihr, wäre es vielleicht besser statt einem FET einen bipolar-Leistungstransistor zu nehmen?
es lohnt sich garnicht, alle möglichen Nachteile wie z.B. thermal runaway oder second breakdown aufzuzählen, richte dich einfach nach der Mehrheit: fast überall wurden Bipolare Leistungstransistoren durch FETs ersetzt, ganz besonders im Schaltbetrieb. Einzelne Entwickler mögen ja bescheuert sein, aber nicht der grosse Durchschnitt.
Gruss Reinhard
Ich schließe mich dieser Aussage an
merimies
es lohnt sich garnicht, alle möglichen Nachteile wie z.B.
thermal runaway oder second breakdown aufzuzählen, richte dich
einfach nach der Mehrheit: fast überall wurden Bipolare
Leistungstransistoren durch FETs ersetzt, ganz besonders im
Jau, dann werde ich auch beim FET bleiben. Ich denke, der verbrät wesentlich weniger Leistung…
Ich dachte nur an die Spannungsfestigkeit von bipolaren Transistoren. In einer „rauhen Industrieumgebung“ (neben der Maschine wird geschweißt) muß man ja mit allem Möglichen rechnen… Vielleicht sollte ich zwischen Drain und Source noch Varistoren vorsehen, um den FET zu schützen. Das Magnetventil, was mit dem FET geschaltet werden soll wird wohl mittels einem 4-5m langen Kabel angeschlossen und dann das Schweißen daneben… 
Mfg
Torsten
Hallo,
Ich dachte nur an die Spannungsfestigkeit von bipolaren Transistoren.
Du hast doch bloß 12V-Versorgung ?
In einer „rauhen Industrieumgebung“ (neben der
Maschine wird geschweißt) muß man ja mit allem Möglichen
rechnen… Vielleicht sollte ich zwischen Drain und Source
noch Varistoren vorsehen, um den FET zu schützen.
Varistoren sind eh zu langsam. Dann nimm lieber schnelle
Supressordioden und wie schon geschrieben schnelle Freilauf-Dioden.
Gruß Uwi
Hallo,
ich nochmal.
Als Freilaufdiode habe ich eine 1N4007 vorgesehen. Gut so? Oder habt Ihr andere Vorschläge? Den Kondensator werde ich weglassen.
Mfg
Torsten
Als Freilaufdiode habe ich eine 1N4007 vorgesehen. Gut so?
Gut so, Torsten,
1N4007 hätte ich auch verwendet.
Eine 1N4001…4007 verträgt 2 A mind. 1 s lang. In dieser Zeit ist die Energie in der Induktivität vermutlich längst abgebaut.
Allgemein: Die Leitungen zum Magnetventil möglichst dicht nebeneinander führen (kleine Fläche dazwischen).
Bernhard
Hallo,
ich nochmal.
Als Freilaufdiode habe ich eine 1N4007 vorgesehen. Gut so?
Naja, das ist eine 0815 Gleichrichterdiode.
Die ist für schnelle Anwendungen nicht vorgesehen und deshalb
werden die Schaltzeiten im Datenblatt nicht mal angegeben.
Wenn du Pech hast, ist der Transistor schon gestorben, wenn die
Diode sich langsam dazu aufmacht, die Induktionsspitze abzuleiten.
Wozu du allerdings eine 1000V-Diode einsetzen willst, wo doch die
Betriebsspannung bei 12V liegt, ist mir etwas unklar?
Oder habt Ihr andere Vorschläge?
Ich nehme für sowas üblicherweise eine ES1D (im SMD-Gehäuse).
Ansonsten ist z.B. eine 1N4150 eine schnelle Diode.
Wenn „ultra fast recovery“ dran steht, dann sollte es gut sein.
Den Kondensator werde ich weglassen.
Hat Vor- und Nachteile.
Wenn das ein schneller Keramikvielschichtkondensator ist, fängt
der auch superschnell Spitzen weg.
Gruß Uwi
Hallo,
ich nochmal.
Als Freilaufdiode habe ich eine 1N4007 vorgesehen. Gut so?Naja, das ist eine 0815 Gleichrichterdiode.
Die ist für schnelle Anwendungen nicht vorgesehen …
Wenn du Pech hast, ist der Transistor schon gestorben, wenn die Diode sich langsam dazu aufmacht, die Induktionsspitze abzuleiten.
Wegen der Geschwindigkeit der Diode würde ich mir keine Gedanken machen, weil der FET intern schon gegen kurze Spannungsspitzen geschützt ist - angedeutet durch das Symbol einer Zenerdiode im Transistorsymbol.
gruß merimies
Wegen der Geschwindigkeit der Diode würde ich mir keine Gedanken machen …
gruß merimies
Das sehe ich genau so.
Ein Gleichstrom-Magnetventil enthält eine Spule mit hoher Induktivität und hoher (parasitärer) Kapazität. Es wird kein sehr steiler Spannungssprung auftreten, eher langsam abfallender Strom.
Und selbst wenn die 1N4007 (Sperrschicht-Kapazität um 30 pF) in Durchlassrichtung zunächst auf 5 V hochläuft, liegt am FET (zw. Drain und Source) dann 12 V + 5 V = 17 V. Das bereitet dem FET noch lang keine Probleme.
Warum ich eine 1N4007 (mit 1000 V Sperrspanung) nehmen würde? Weil ich keine 1N4001, keine 1N4002, keine 1N4003, keine 1N4004, keine 1N4005 und keine 1N4006 bevorrate - soviel Platz habe ich nicht - sondern ausschließlich die universelle 1N4007.
1N4150 würde ich nicht nehmen, das ist eine Selektion der 1N4148. Bei 2 A stehen an ihr schätzungsweise 2,5 V an (zzgl. die hier vernachlässigte Überhöhung durch Einschaltverzug), die kleine Sperrschicht heizt also mit 5 W. Das verträgt sie etwa 10 ms lang, kurz darauf folgt ihr Kurzschluss. Das bereitet dem FET - und evtl. der Spannungsversorgung - beim nächsten Einschalten erst Recht große Probleme.
Bernhard
Hallo,
Wegen der Geschwindigkeit der Diode würde ich mir keine Gedanken machen …
Das sehe ich genau so.
Das würde ich als etwa leichtsinnig bezeichnen.
Kann gut gehen, erhöht aber die Ausfallwahrscheinlichkeit
ohne guten Grund.
Die Spannungsanstiegsgeschw. ist hauptsächlich auch von der
Abschaltgeschwindigkeit des FET abhängig. Da hilft auch die parasitäre
Kapazität nicht so effektiv, weil die Induktivität im Verhältnis dazu
ganz erheblich sein wird. Nach meiner Erfahrung muß man mit
Anstiegsgeschw. von wenigen us rechnen.
Dafür ist mir die 1N400x Serie zu lahm.
Wenn dann die Schutzdiode im FET die Spannung wegfängt, ist das
natürlich gut. Hat aber nicht jeder FET und gerade FET sind in
Bezug auf Überspannung deutlich sensibler als Bipolartrans.
Ein Gleichstrom-Magnetventil enthält eine Spule mit hoher
Induktivität und hoher (parasitärer) Kapazität. Es wird kein
sehr steiler Spannungssprung auftreten, eher langsam
abfallender Strom.
Und selbst wenn die 1N4007 (Sperrschicht-Kapazität um 30 pF)
in Durchlassrichtung zunächst auf 5 V hochläuft, liegt am FET
(zw. Drain und Source) dann 12 V + 5 V = 17 V. Das bereitet
dem FET noch lang keine Probleme.
Wenn die Diode langsam genug ist, kann die Spannung auch deutlich
höher ansteigen.
1N4150 würde ich nicht nehmen,
Ja gut, die ist bischen schwach für so große induktive Last.
Die habe ich als erste gefunden. War kein guter Tip:frowning:
Mit bedrahteten BE habe ich schon lange nix mehr am Hut.
Es muß ja auch nicht unbedinngt „ultra fast“ sein.
Jede „fast Diode“ wird deutlich fixer sein, als die 1N400x.
Gruß Uwi
Hallo,
Wegen der Geschwindigkeit der Diode würde ich mir keine Gedanken machen …
Das sehe ich genau so.
Das würde ich als etwa leichtsinnig bezeichnen.
Kann gut gehen, erhöht aber die Ausfallwahrscheinlichkeit ohne guten Grund.
… Nach meiner Erfahrung muß man mit Anstiegsgeschw. von wenigen us rechnen.
Dafür ist mir die 1N400x Serie zu lahm.
…
Wenn die Diode langsam genug ist, kann die Spannung auch deutlich höher ansteigen.
…
Es muß ja auch nicht unbedinngt „ultra fast“ sein.
Jede „fast Diode“ wird deutlich fixer sein, als die 1N400x.
Hallo Uwi!
Ich habe hier eine Verständnisschwierigkeit:
Mir ist bekannt, dass bei Dioden die Sperrverzögerungszeit - das ist die Zeit, die beim Übergang vom leitenden in den gesperrten Zustand zum Ausräumen der Ladungsträger aus der Sperrschicht benötigt wird - ein Problem ist.
Mir ist aber nicht bekannt, dass es eine „Leitverzögerungszeit“ gibt, also eine Zeitverzug beim Übergang vom gesperrten in den leitenden Zustand - und darum handelt es sich doch in unserem Fall.
Mir wären auch die physikalischen Grundlagen für eine solche Verzögerungszeit nicht ersichtlich.
Ich bitte um Aufklärung!
(Aber nicht mehr in den nächsten 8 Stunden. Ich will mal früh schlafen gehen)
Gruß Uwi
Gruß merimies
… „Leitverzögerungszeit“ … Zeitverzug beim Übergang vom gesperrten in den leitenden Zustand - und darum handelt es sich doch in unserem Fall.
Ich bitte um Aufklärung!
(Aber nicht mehr in den nächsten 8 Stunden. Ich will mal früh schlafen gehen)
Hallo merimies,
ausgeschlafen?
Die „Leitungsverzögerungszeit“ gibt es. Die Ladungsträger besitzen eine Masse und diese muss zunächst über die Sperrschicht zur anderen Seite gebracht werden. Das dauert eine kurze Zeit, in der die Vorwärtsspannung kurz über die statsiche Flussspannung steigt. Bei breiter Sperrschicht (hohe Sperrspannung) ist der Weg weiter und die Diode deshalb langsamer.
Du kennst ja die „reverse recovery time“ (trr), diese hier heißt „forward recovery time“ (tfr). Statt der Zeit (unter def. Strom- und Zeitbedingungen) geben (leider sehr wenige) Hersteller die dabei auftretende Spitzenspannung („forward recovery voltage“ (Vfr)) an.
Einer der wenigen Hersteller, die Vfr vereinzelt angeben, ist NXP (ehem. Philips Semiconductors). Schau dir mal eines ihrer Datenblätter der 1N4148-Kristalle an (1N4148, BAV70 (http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/BAV70…), BAV99, BAW56, usw.)
Bsp. BAV70:
Vf (If=10mA) = 0,855 V
Vfr (If=10mA) = 1,75 V
Gruß Bernhard
Link zur Messempfehlung JESD286-B der EIA:
„Standard for Measuring Forward Switching Characteristics of Semiconductor Diodes“
http://www.jedec.org/download/search/JESD286B.pdf
Bernhard
Hallo Bernhard
Vielen Dank für Deine Hinweise.
Ich hatte zwar selber schon den Hinweis auf eine „Leitverzögerungszeit" gefunden, aber leider führten die von mir gefundenen Links alle auf kostenpflichtige Seiten.
Ich werde versuchen, trotz meiner mangelhaften Englischkenntnisse die Messempfehlung JESD286-B durchzuarbeiten.
Ich bin allerdings auf Grund dessen, was ich in den Datenblättern gefunden habe, nicht sicher, ob dieser Effekt für die Löschdiode in der Schaltung, um die es hier ging, von Bedeutung ist, da ich den Eindruck habe, dass Vfr unter den angegebenen Bedingungen keine schädliche Größe erreicht.
Viele Grüße
merimies
Hallo,
Mir ist bekannt, dass bei Dioden die Sperrverzögerungszeit -
das ist die Zeit, die beim Übergang vom leitenden in den
gesperrten Zustand zum Ausräumen der Ladungsträger aus der
Sperrschicht benötigt wird - ein Problem ist.
Ja, natürlich. Diese reverse recovery Zeiten sind wohl noch mal
einige Größenordnungen langsamer.
Mir ist aber nicht bekannt, dass es eine
„Leitverzögerungszeit“ gibt, also eine Zeitverzug beim
Übergang vom gesperrten in den leitenden Zustand - und darum
handelt es sich doch in unserem Fall.
Wie schon geschrieben, sind auch da gewisse Grenzen gesetzt.
Ich muß aber ehrlich zugeben, daß ich daß jetzt auch nicht genau
quntifiezieren kann. Werde wohl mal bei Gelegenheit überprüfen.
Die nächsten Woche wird’s aber nix, jetzt ist erstmal Urlaub
angesagt .
Gruß Uwi
